TÁI CHẾ CHẤT THẢI CÔNG NGHIỆP VÔ CƠ TRONG VIỆC SẢN XUẤT GỐM CHO XÂY DỰNG

TÁI CHẾ CHẤT THẢI CÔNG NGHIỆP VÔ CƠ TRONG VIỆC SẢN XUẤT GỐM CHO
XÂY DỰNG
I.

Tổngquan chất thải công nghiệp vô cơ dùng cho sản xuất gốm và tình hình xử lý
chúng
I.1. Tổng quan thải công nghiệp vô cơ dùng cho sản xuất gồm
I.2. Tìnhhìnhxửlýchấtthảicôngnghiệpvôcơ
Tổng quan công nghệ tái chế chất thải công nghiệp vô cơ
II.1. Tái chế chất thải công nghiệp vô cơ trong sản xuất gạch xây dựng
II.2. Tái chếchấtthảicôngnghiệpvôcơtrongsảnxuấtgạch men
II.3. Táichếchấtthảicôngnghiệpvôcơtrongsảnxuấtcácốngbằngđấtsétđượcthủytinhhóa
II.4. Táichếchấtthảicôngnghiệpvôcơtrongsảnxuất xi măng
Phươngphápsửdụngchấtthảivôcơtrongviệcsảnxuấtgốmchoxâydựng
III.1.
Gốmxâydựngvàđặctínhcủagốmxâydựng
III.2.
Cácnghiêncứukhoahọcvềsửdụngchấtthảicôngnghiệpvôcơtrongsảnxuấtgốm
III.3.
Kếtquảthuđược (tổngquát)
Kếtluận
Kiếnnghị
Tàiliệuthamkhảo
Thuật ngữ

II.

III.

IV.
V.

Chất thải rắn vô cơ: chất thải vật liệu xây dựng như đá, sỏi, xi măng, thủy
tinh…

Chương 1: Tổngquan chất thải công nghiệp vô cơ dùng cho sản
xuất vật liêu xây dựng và tình hình xử lý chúng
1.1.

Tổng quan chất thải công nghiệp vô cơ dùng cho sản xuất vật liệu xây dựng:
Tăng trưởng kinh tế và công nghiệp trong những thập kỷ gần đây đã mang lại sự gia tăng
các loại rác thải khác nhau (đô thị, công nghiệp, xây dựng ...) bất chấp các chính sách quản lý
chất thải đã được thông qua ở cấp quốc gia và quốc tế.


Việc thực hiện việc bán phá giá và / hoặc việc quản lý không hợp lý chất thải từ các
ngành sản xuất khác nhau đã có tác động đáng kể đến môi trường tiếp nhận, dẫn đến ô nhiễm
nước, đất, không khí và tiếng ồn, và các biến chứng khác và thêm vào các vấn đề môi trường
hiện có. Tiêu thụ một lượng chi phí đáng kể cho việc xử lý.
Tuy nhiên, nếu rác thải được quản lý một cách chính xác thì nó có thể được chuyển đổi
thành nguồn lực góp phần tiết kiệm nguyên vật liệu, bảo tồn tài nguyên thiên nhiên và khí
hậu, thúc đẩy sự phát triển bền vững.
Vật liệu xây dựng truyền thống như bê tông, gạch, khối rỗng, khối rắn, khối vỉa hè và
ngói đang được sản xuất từ các nguồn tài nguyên hiện có. Điều này gây tổn hại đến môi
trường do việc không ngừng khám phá và cạn kiệt nguồn tài nguyên thiên nhiên. Hơn nữa,
các chất độc hại khác như nồng độ cao cacbon monoxit, oxit lưu huỳnh, oxit nitơ và các vấn
đề về hạt lơ lửng luôn được thải vào khí quyển trong quá trình sản xuất vật liệu xây dựng.
Việc phát thải các chất độc hại gây ô nhiễm không khí, nước, đất, thực vật, động vật và thủy
sinh, và do đó ảnh hưởng đến sức khoẻ con người cũng như mức sống của chúng ta.
Chi phí vật liệu xây dựng ngày càng tăng do nhu cầu cao, khan hiếm nguyên vật liệu và
giá năng lượng cao. Từ quan điểm của việc tiết kiệm năng lượng và bảo tồn tài nguyên thiên

nhiên, việc sử dụng các thành phần thay thế trong vật liệu xây dựng hiện nay là một vấn đề
toàn cầu. Đối với điều này, việc nghiên cứu và phát triển rộng rãi hướng tới việc khám phá
các thành phần mới là cần thiết để sản xuất vật liệu xây dựng bền vững và thân thiện với môi
trường.

1.2

Tình hình xử lý chất thải công nghiệp vô cơ
Các chất thải rắn như thủy tinh, kim loại, plastic là một phần lớn chất thải rắn công
nghiệp có nguồn gốc từ các hoạt động sản xuất của con người hiện nay.Số lượng lớn các chất
thải này được tạo ra trên toàn cầu ở cả các nước phát triển và đang phát triển do sự gia tăng
dân số, công nghiệp hóa- hiện đại hóa đất nước.
Theo thống kê của ngân hàng thế giới về quản lý chất thải rắn (the World Bank’s Urban
Development and Local Government Unit of the Sustainable Development Network), các
thành phố trên thế giới hiện đang sản xuất khoảng 1,3 tỷ tấn chất thải rắn mỗi năm và khối
lượng này dự kiến sẽ tăng lên 2,2 tỷ tấn vào năm 2025 . Đồng thời, tỷ lệ phát sinh chất thải
dự kiến sẽ tăng gấp đôi trong vòng 20 năm tới ở các nước có thu nhập thấp


Các bảng I và II chỉ ra ước tính toàn cầu hiện tại và tương lai về thành phần chất thải dựa
trên mức thu nhập quốc gia, trong khi Bảng III trình bày về thành phần chất thải rắn toàn cầu .
Hiện nay, ở hầu hết các quốc gia có thu nhập thấp và thấp, các chất thải này đều bị đốt hoặc
đổ đầy. Đây là một cách tiếp cận có thể gây ra nhiều vấn đề môi trường khác nhau như ô
nhiễm không khí, phát thải khí nhà kính và chiếm dụng đất hữu ích. Việc gia tăng phí bãi
chôn lấp đang làm trầm trọng thêm vấn đề
Nhu cầu thải bỏ các chất thải này là điều tối quan trọng, để đạt được tính bền vững về
môi trường. Ngành xây dựng và vật liệu xây dựng xây dựng là một ngành chính khi đảm bảo
tính bền vững về môi trường do tiêu thụ nhiều vật liệu, nên việc sử dụng chất thải rắn trong
ngành này có thể là một lựa chọn có thể giải quyết.

** What a Waste : A Global Review of Solid Waste Management - the World Bank’s Urban
Development and Local Government Unit of the Sustainable Development Network

Chương 2: Tổng quan công nghệ tái chế chất thải công
nghiệp vô cơ
2.1.

Bê tông polyme đúc sẵn bằng cách tái chế nhựa PET : Polymer concrete (PC)

Việc sản xuất nhựa polyester chưa bão hòa dựa trên PET tái chế được thực hiện theo hai
bước. Bước đầu tiên là cho PET Phế liệu và glycols vào một lò phản ứng và sưởi ấm trong vài
giờ với sự có mặt của một chất xúc tác transesterification. Bước thứ hai bao gồm bổ sung axit
dibasic vào để tạo nhựa polyester không bão hòa. Polyester không bão hòa sau đó được pha
loãng bằng styrene để giảm độ nhớt của nó và cho phép tiếp tục dung rắn tới một chất rắn
(polymer) khi bổ sung các chất khởi tạo và promoter gốc tự do thích hợp. Có thể sử dụng đến
50% styrene trong các polyester không bão hòa mà không ảnh hưởng bất lợi đến các đặc tính vật
lý và cơ học của nhựa cứng. Lợi thế chính của việc sử dụng PET tái chế trong sản xuất polyester
không bão hòa, so với việc sử dụng nguyên liệu nguyên chất, là phải mất khoảng 50% thời gian
chế biến ngắn hơn để sản xuất nhựa polyester với trọng lượng phân tử và axit nhất định. Các tính
chất của nhựa polyester chưa bão hòa được sử dụng trong thí nghiệm này như sau:
Phần trăm theo trọng lượng của PET tái chế trong phần kiềm: 40
Tỷ lệ phần trăm của monomer styrene trong nhựa: 40


Độ nhớt ở 25 ° C: 110 cps
Trọng lượng trung bình trọng lượng phân tử: 3340
Số trung bình trọng lượng phân tử: 1000
Số axit: 8
Trọng lượng riêng: I.09

Trọng lượng phân tử của nhựa được xác định bằng phép sắc ký, loại trừ kích thước và độ
nhớt nhựa được đo bằng cách sử dụng một máy đo độ nhớt Brookfield. Nhựa có độ nhớt thấp
(110 cps) và độ ướt tốt đối với cốt liệu. Các hợp chất vô cơ thô đã được sử dụng trong nghiên
cứu thực nghiệm: sỏi hạt 10 mm; Cát silic cát sông Colorado với môđun độ mịn là 3,25, và loại
tro bay F. Việc sử dụng tro bay, một sản phẩm phụ của quá trình đốt than, cải thiện rất nhiều sự
dễ dàng mà PC có thể được trộn lẫn và đổ vào khuôn. Các hạt tinh thể và tinh thể của tro bay
cung cấp hỗn hợp tươi với các tính chất bôi trơn tốt hơn, do đó cải thiện tính dẻo và độ dính của
nó. Độ hòa tan tốt hơn của tro bay kết hợp làm PC cứng lại với cường độ nén và uốn cong cao
hơn đáng kể, mô đun đàn hồi cao hơn, và sự cải thiện bề mặt.
Các chất bổ sung khoáng chất, ngoại trừ tro bay đã được sấy khô trong lò ít nhất 24 giờ ở
130 ° C để giảm độ ẩm xuống dưới 0,5% trọng lượng, do đó đảm bảo một mối liên kết tốt giữa
mạch polymer và các cốt liệu vô cơ. Các cốt liệu sau đó được làm nguội ở nhiệt độ phòng và
được bảo quản trong các thùng chứa kín. Các loại chất khoáng khác, như canxi cacbonat, cũng
có thể đã được sử dụng rất thành công.
Quy trình pha trộn máy PC theo phương pháp thử nghiệm bê tông polyme 1.0 ’ của Hiệp
hội Công nghiệp Nhựa, được gọi là SPI 1.07. Thiết kế pha trộn PC đã được tối ưu hóa về tính khả
thi, sức mạnh và kinh tế. Thiết kế kết hợp tối ưu, cân xứng theo trọng lượng, như sau: 10% nhựa,
45% sỏi, 32% cát khô, và 13% tro bay. Quá trình trộn được thực hiện bằng cách sử dụng một
máy trộn bê tông truyền thống trong một khoảng thời gian khoảng ba phút. Sau đó các mẫu được
đúc khuôn, và được bảo dưỡng ở nhiệt độ phòng. Việc xử lý đã diễn ra bởi vì styrene kết hợp với
các liên kết đôi phản ứng của chuỗi polyester, do đó liên kết chúng lại với nhau và tạo thành một
mạng polymer ba chiều mạnh mẽ.
2.2

Tái chế kim loại trong Vật liệu xây dựng


Xỉ từ các nhà máy sản xuất thép.Cho phế liệu sắt và vôi vào lò nung điện. Vật liệu sau đó
được chuyển sang bộ chuyển đổi và máy đúc để sản xuất một phôi thép. Phôi thép được chế biến
tiếp bằng thép không gỉ. Bột xỉ đã được giữ từ lò hồ quang điện và bộ chuyển đổi trước khi sản

xuất thép đầy đủ. Mặt khác, đất sét thu được từ các nhà máy sản xuất gạch. Kích thước phân bố
của nguyên liệu được liệt kê trong bảng 4. Để có được kích thước hạt đồng nhất, cả xỉ và đất sét
đều nghiền và đất dưới 0,074 mm và sau đó làm khô cho các ứng dụng khác.

Các thành phần hoá học của nguyên liệu được trình bày trong Bảng 5. Canxi, silic, nhôm,
magiê và sắt là những thành phần chính có trong cả đất sét và xỉ. Phân tích nhiễu xạ tia X cho
thấy rằng đất sét được sử dụng trong nghiên cứu này chủ yếu là thạch anh và cao lanh, có tính
xây dựng cho quá trình hấp phụ sau. Nó khảo sát hành vi của vật liệu thô ở nhiệt độ cao, phân
tích nhiệt lượng. Các kết quả trong hình. 1 cho thấy rằng xỉ sẽ có một sự giảm trọng lượng đáng
kể trong phạm vi 600-8000C và sự tăng cân ở nhiệt độ trên 900 0C. Đánh giá từ thành phần hoá
học, Các thành phần canxi trong xỉ có thể ở dạng CaCO 3 và làm giảm trọng lượng trong khoảng
600-8000 C. Để xác minh thêm giả thuyết, canxi cacbonat tinh khiết cũng đã được đưa lên phân
tích. Sự mất trọng lượng nhiệt độ xỉ gần như chồng chéo với việc giảm trọng lượng Nhiệt độ của
canxi cacbonat, và khẳng định giả thuyết đã nêu ở trên. Tuy nhiên, canxi cacbonat có thể ở dạng


vô định và do đó đỉnh điểm hình nhiễu xạ (d = 3.03 A˚) của canxi cacbonat không được tiết lộ
trong mô hình XRD của xỉ. Mặt khác, hàm lượng sắt trong xỉ có thể ở dạng giảm và có thể bị
oxy hóa ở nhiệt độ cao trong môi trường giàu oxy, có thể là lý do tăng khối lượng của xỉ vượt
900 0 C.

2.2.1

Quy trình sản xuất gạch
Để điều tra tính khả thi của việc tái sử dụng xỉ trong sản xuất gạch, hàm lượng xỉ trong

hỗn hợp bột sét biến đổi từ 5% đến 10%, 20% hoặc 30% theo trọng lượng. Hỗn hợp được đồng
nhất lần đầu tiên trong máy xay. Hỗn hợp được trộn với tỷ lệ nước--rắn là 3: 5 và sau đó được
đúc bằng khuôn 50x50x50 mm. Mẫu được đúc đã được làm khô bằng không khí ở nhiệt độ
phòng trong 24 giờ, sau đó sấy khô ở 80 0C trong 24 giờ để loại bỏ lượng nước, sau đó các mẫu

khô được làm nóng. Ít nhất ba mẫu đã được chuẩn bị để phân tích trong tương lai của mỗi tỷ lệ
pha trộn đất sét-xỉ
Quá trình gia nhiệt được thiết kế theo môi trường trong quá trình sản xuất gạch thực. Các
mẫu được gia nhiệt đến 500oC trong 3 giờ. Sau khi nhiệt độ được duy trì ở 500 ° C trong 2 giờ,
các mẫu được nung ở nhiệt độ chỉ định (800, 950, 1000, 1050 và 1100 C) trong 6 giờ và nhiệt độ
cũng được duy trì trong 6 giờ để nung gạch. Sau đó, các mẫu được làm mát đến 300 ° C trong 6
giờ và lò được làm lạnh đến nhiệt độ phòng


2.2.2. Sức chịu lực nén của gạch
Thử nén là thử nghiệm quan trọng nhất khi đảm bảo chất lượng kỹ thuật cho ứng dụng
vật liệu xây dựng. Bảng 6 cho thấy kết quả của bài kiểm tra nén. Kết quả chỉ ra khi nhiệt độ nung
nhỏ hơn 800 ° C, mẫu gạch không đạt được độ thiêu kết. Khi nhiệt độ nung tăng lên 950 ° C trở
lên, sức nén của gạch tăng dần. Khi hàm lượng xỉ khác nhau từ 0% đến 30%, cường độ nén của
gạch thay đổi từ 6,3 đến 9,6; 16,1 đến 64,9; 18,9 đến 71,0; 64,2 đến 95,3; và 95,0 đến 110,0 kg /
cm2 đối với nhiệt độ nung là 800 , 950, 1000, 1050 và 11000 C, tương ứng. Tuy nhiên, vì xỉ là sản
phẩm từ quá trình xử lý nhiệt độ cao, xỉ không trơ để quá trình nung kết thúc nếu nhiệt độ không
đủ cao. Do đó, khi hàm lượng xỉ tăng lên, cường độ nén sẽ giảm khi nhiệt độ thiêu kết thấp (ví
dụ 950 và 10000 C). Sức chịu lực của gạch trộn đáp ứng các tiêu chí cho gạch bậc ba khi nhiệt độ
bắn cao hơn 1050oC.

2.2.3. Hấp thụ nước
Sự hấp thụ nước so với các chất xỉ khác nhau được trình bày trong Bảng 7. Theo tiêu chí
được liệt kê trong CNS 382, gạch bậc nhất phải có ít hơn 15% nước; Gạch thứ hai phải có 1519% nước, và gạch thứ ba đòi hỏi ít hơn 23% nước. Khi mẫu thử chứa ít hơn 10% xỉ và nhiệt độ
nung cao hơn 1050 ° C, thì tiêu chuẩn hấp thụ nước hạng ba đã được đáp ứng.
Khi hàm lượng xỉ từ 0% đến 30%, sự hấp thụ nước là từ 31,3% đến 42,1%, 26,6% đến
38,4%, 22,8% đến 40,4%, 9,8% đến 30,0% và 2,6% đến 9,8% so với Nhiệt độ nung là 800, 950,
1000, 1050 và 11000 C. Kết quả chỉ ra rằng sự hấp thụ nước của gạch tăng lên khi hàm lượng xỉ
tăng lên. Thêm vào đó, khi nhiệt độ gia tăng, sự hấp thụ nước của gạch giảm. Tuy nhiên, khi hàm
lượng xỉ cao hơn 20% thì sự hấp thụ nước của gạch đã đạt đỉnh ở 1000 0 C

2.3. Tái chế kính- thủy tinh trong Vật liệu xây dựng
Loại kính thải được sử dụng trong nghiên cứu này được lấy từ đèn huỳnh quang tái chế.
Đó là một loại thủy tinh vôi soda điển hình. Thành phần hóa học của thủy tinh được phân tích
bằng máy phân tích vi-tia X và được liệt kê trong Bảng 8 cùng với tro xỉ F và tia silica để so
sánh. Mặc dù hàm lượng silic trong thủy tinh cao hơn tro bay, các thành phần phản ứng tương
đương (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3) tương đối thấp trong thủy tinh.

Ngoài ra, để đáp ứng yêu cầu về độ mịn, kính phải đi qua một sàng 45 micromet. Điều
này đã được thực hiện bằng cách nghiền thủy tinh trong một máy nghiền trong phòng thí
nghiệm,và bằng cách sàng thủy tinh đến kích thước hạt mong muốn. Để đạt được kích thước
hạt, ba kích thước khác nhau đã được sử dụng:
• Kính 150 micromet: thủy tinh có các hạt đi qua một sàng # 100 (150 micromet) và được
giữ lại trên một sàng # 200 (75 micromet);


• Thủy tinh có độ dày 75 micromet: thủy tinh có các hạt đi qua một sàng # 200 (75
micromet) và được giữ lại trên một cái sàng # 400 (38 micromet); Và
• Thủy tinh có độ dày 38 micromet: thủy tinh có các hạt đi qua sàng 400 # (38 micromet).

Theo ASTM C618 (Tiêu chuẩn cho tro bay than đá và Nguyên liệu thô hoặc vôi tự nhiên
để sử dụng trong bê tông), chỉ có kính 38 micromet đáp ứng yêu cầu độ mịn. Các kích cỡ hạt của
kính cũng như tro bay và silica fume cũng được liệt kê trong Bảng 8. Kích thước hạt và hình
dạng hạt của kính được phân tích bằng kính hiển vi điện tử quét. Các bức xạ nhỏ điển hình được
thể hiện trong hình. 1. Đối với mỗi loại thủy tinh, kích thước hạt quy định chiếm ưu thế, mặc dù
vẫn có một lượng lớn phiến có trong thủy tinh 150 và 75 micromet. Độ tinh thể của thủy tinh
được kiểm tra bằng kỹ thuật nhiễu xạ tia X. Tia X của thủy tinh được trình bày trong Hình. 2. Rõ
ràng là Soda vôi thủy tinh là một vật liệu vô định hình điển hình.

Các phép thử vôi vôi được thực hiện theo ASTM C593 (Tiêu chuẩn cho tro bay và các
Pozzolan (Pozzolan là một vật liệu mà khi kết hợp với canxi hiđroxit thì tạo thành hợp chất có tính chất xi măng)
khác để sử dụng với vôi để ổn định đất) . Năm lô mẫu với các chất phụ gia khoáng khác nhau đã
được chuẩn bị. Tương ứng, chúng chứa tro bay Class F, khói silic, thủy tinh 150 micromet, thủy
tinh 75 micromet và thủy tinh 38 micromet. Cả hai tro bay và các lớp khói silic được sử dụng
làm kiểm soát để so sánh. Các thành phần hoá học của tất cả các chất phụ gia được liệt kê trong
Bảng 8 và tỷ lệ hỗn hợp được đưa ra trong Bảng 9. Vôi hydrat, phụ gia khoáng và loại cát tiêu
chuẩn được bổ sung lên đến 100% và nước được điều chỉnh để đạt được dòng chảy từ 65 đến
75% nhất quán thông qua một bài kiểm tra bảng lưu lượng. Hỗn hợp được đúc bằng khuôn nệm
50mm, được gói bằng khăn lau ướt, đóng gói bằng bao ni lông, và được bảo dưỡng ở 54 0C trong
lò nung. Xét nghiệm độ bền nén của tất cả các lô đã được thực hiện sau 7 ngày ở 54 0C. Ít nhất ba
mẫu đã được thử nghiệm và tính trung bình cho mỗi lô. Các khối với kính 75 micromet và thủy
tinh 38 micromet cũng được kiểm tra sau 21 ngày xử lý ở 23 0C trong nước để theo dõi mức độ
tăng cường độ dài hạn. Theo khuyến cáo của ASTM C593, vật liệu đạt yêu cầu phải có cường độ


nén tối thiểu 4.1 MPa khi trộn với vôi sau 7 ngày để bảo dưỡng ở 54 0C, và sau 21 ngày gia công
thêm ở 230C trong nước.


Chương 3: Các nghiên cứu sử dụng chất thải vô cơ trong
việc sản xuất gốm cho xây dựng
3.1

Tái chế các chất thải công nghiệp trong sản xuất gốm sứ: nghiên cứu trường hợp

thủy tinh
Số lượng chất thải vô cơ (có nguồn gốc từ các hoạt động xây dựng và phá dỡ và khai thác
mỏ ở châu Âu ước tính là hơn 1.500 triệu tấn. Sự gia tăng liên tục của lượng chất thải đòi hỏi

không chỉ các biện pháp làm giảm sự phát sinh của nó mà còn tái chế và phục hồi. Về vấn đề
này, các hướng dẫn của châu Âu liên quan đến chất thải, Chỉ thị 2006/12 / CE và Chỉ thị 2008/98
/ CE, định hướng chuyển đổi Liên minh châu Âu thành một "xã hội tái chế" nhằm tránh tạo ra
chất thải và sử dụng chất thải của nó như là một Tài nguyên. Theo truyền thống, rác thải vô cơ
nguy hại đã được xử lý ở các bãi chôn lấp và thường đổ trực tiếp vào các hệ sinh thái mà không
được xử lý đầy đủ nhưng cần phải điều tra và thực hiện các biện pháp tái chế hoặc thu hồi.
Mặt khác, việc sản xuất gạch ngói và gạch men trên thế giới đòi hỏi số lượng lớn các
nguyên liệu thô tự nhiên, vì cho đến nay, nó chủ yếu dựa trên sự kết hợp đất sét - silica- khoáng
tràng thạch truyền thống
Nguyên liệu tự nhiên được sử dụng trong chế tạo các sản phẩm gốm trên đất sét cho thấy
một loạt các biến thể về thành phần và các sản phẩm với kết quả là không đồng nhất. Do đó, các
sản phẩm này có thể chịu được sự thay đổi về thành phần và thay đổi nguyên liệu, cho phép các
loại chất thải khác nhau được kết hợp vào cấu trúc bên trong của gạch ngói và gạch như là một
phần của cấu trúc của chúng.
Về chế tạo gạch men, một số nghiên cứu được thực hiện trong những thập kỷ qua liên
quan đến việc thay thế các nguyên liệu thông thường bằng các nguồn tài nguyên thiên nhiên khác
như zeolit, đá núi lửa và syenit nepheline. Ngoài ra, sự thay thế thạch anh bằng chất thải giàu
Silica như tro trấu và khói silica được nghiên cứu trong các chế phẩm với kết quả tốt liên quan
đến việc giảm nhiệt độ thiêu kết (~ 50 ° C)
Các công trình khác đã khảo sát việc sử dụng các chất thay thế khác nhau như thủy tinh
cốc soda-vôi, ống tia cathode của tivi hoặc màn hình máy tính (CRT glass) và đá cắt granit thay
thế một phần khoáng tràng thạch.Đáng chú ý là việc bổ sung thêm các chất thông lượng dẫn đến


sự gia tăng của pha vô định hình trong sản phẩm cuối cùng có ảnh hưởng tiêu cực đến các tính
chất cơ học. Nghiên cứu về việc sử dụng kính CRT làm chất thông lượng cho thấy rằng 5% trọng
lượng là lượng thủy tinh tối ưu mà có thể thay thế cho khoáng trang thạch. Một sự thay thế hoàn
toàn khoáng tràng thạch bằng thủy tinh (35-40% trọng lượng) là không khả thi vì độ nhớt của
kính (vôi soda hoặc kính CRT) tương đối thấp ở nhiệt độ nung. Theo các nghiên cứu chế phẩm
chứa thủy tinh CRT bắt đầu quá trình nung kết ở nhiệt độ 850 ° C, nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ

truyền thống, và ở 1150 ° C, độ rỗng mở được thực tế loại bỏ. Tuy nhiên, sự hình thành độ rỗng
khép kín bắt đầu ở 1100 ° C khi độ rỗng mở vẫn còn có giá trị quá cao là 14%. Sau đó độ rỗng
đóng tăng với nhiệt độ đạt 18% ở 1200 ° C; Kết quả là độ rỗng tổng vẫn luôn rất cao. Tuy nhiên,
do sự hình thành các lỗ rỗng khổng lồ, tỷ lệ co ngót giảm đáng kể, sự co ngót cuối cùng là quá
thấp (3,5%) và ở 1200oC sự biến dạng. Lượng thủy tinh kiềm cao thay thế khoáng tràng thạch
trong các bộ đồ bằng sứ đã gây ra sự đông đặc khác dẫn đến một sản phẩm không bị đông cứng
hoàn toàn.
Các nghiên cứu gần đây đã nghiên cứu các dòng thay thế có đặc điểm là có xu hướng kết
tinh cao, theo cách này độ kết tinh của gốm cuối cùng tăng lên. Hiệu quả này có thể thu được
bằng cách sử dụng nung thủy tinh hoặc phế thải có khuynh hướng kết tinh cao (như xỉ và đáy
tro) Trong trường hợp này, do quá trình tái kết tinh trong quá trình nung kết và làm mát, lượng
pha vô định dư giảm, dẫn đến sự cải thiện tính chất cơ học.
Các khả năng khác sử dụng các nguyên liệu phi truyền thống trong công thức cơ thể gốm
được cung cấp bởi gạch lát với tính chất cách điện. Với sự nhấn mạnh ngày càng tăng về bảo vệ
môi trường và bảo tồn năng lượng, các sản phẩm gốm này hiện nay đã có một thị trường đáng kể
như là vật liệu xây dựng. Các gạch này có cấu trúc xốp, với mật độ khoảng 0,6-1,0 g / cm 3, trong
khi bề mặt được làm bằng kính nên đảm bảo hiệu quả năng lượng cách nhiệt của vật liệu xốp
cũng như độ sạch bề mặt của gạch lát. Đối với những ứng dụng này, có thể sử dụng một số hợp
chất có đặc tính tạo lỗ rỗng như sau: dư lượng vô cơ có chứa canxi cacbonat, như vỏ trứng hoặc
bùn thải bằng thủy tinh, hoặc chất thải có tính chất hữu cơ, như chất thải nông nghiệp.
Với mục đích tạo ra các vật liệu bằng gốm sử dụng nhiều nguyên liệu thay thế, có thể thu
được các chế phẩm phù hợp mới thay thế cho đất sét, chất thông lượng và / hoặc các hợp chất trơ
(> 60% trọng lượng) bằng cách sử dụng phế liệu từ chất thải thủy tinh.
3.2

Các nghiên cứu điển hình về tái chế thủy tinh:


3.2.1

Sử dụng lượng thủy tinh cao (> 60% trọng lượng) trong sản xuất gạch
Nghiên cứu này mô tả tính khả thi để có được một công thức mới của gốm có tỷ lệ chất

thải thủy tinh cao (> 60% trọng lượng), ở kích thước hạt cụ thể và hoàn toàn kết hợp với các
thành phần khác như một chất kết dính hữu cơ.
Một số lợi thế của sáng chế có thể được liệt kê dưới đây:
- Nhờ vào lượng thủy tinh tái chế được sử dụng rất cao và tỷ lệ nước thấp (thấp hơn so
với lượng thông thường của gạch ceramic thông thường) không cần thiết phải sử dụng các thiết
bị trộn năng lượng cao như máy trộn turbo, mà chỉ cần một máy trộn đơn giản là đủ.
Hỗn hợp cùng được tạo ra dẻo, dễ dàng để làm việc không chỉ bằng cách cán và bằng tay.
Tính khả thi như vậy cho phép sản xuất hai tấm có độ dày dưới 5 mm và các sản phẩm trang trí
nội thất nghệ thuật
Bước củng cố đạt nhiệt độ (<= 1000 oC) dưới nhiệt độ nóng chảy của thủy tinh (1450°C)
và thậm chí thấp hơn nhiệt độ điển hình được áp dụng cho các phương pháp xử lý gạch men có
độ sáp cao (lên đến 1250°C). Ngoài ra, thời gian nung có thể được giảm xuống cho đến khi được
so sánh với thời gian sử dụng trong chu kỳ nung nhanh công nghiệp của ngói (<=60 phút).
Lợi ích về mặt an toàn và tính tương thích về môi trường là rất rõ ràng, nhờ vào lượng
thủy tinh tái chế và việc loại bỏ các thành phần truyền thống khác (chất thông lượng và vật liệu
trơ), việc sử dụng chúng bao gồm các tác động môi trường liên quan đến việc khai thác và vận
chuyển.
Tất cả những lợi thế này cho phép tạo ra một loại vật liệu bền vững với môi trường có thể
góp phần tạo ra các sản phẩm hoàn chỉnh dễ dàng truy cập vào ECOLABEL (nhãn sản phẩm tự
nguyện được thành lập vào năm 1992 để khuyến khích các doanh nghiệp các sản phẩm và dịch
vụ thị trường đáp ứng được các tiêu chuẩn cao về hiệu quả và chất lượng môi trường) và LEED
(Lãnh đạo trong Thiết kế Năng lượng và Môi trường, một hệ thống chứng nhận công trình xanh
được công nhận quốc tế) . Ngoài ra, các sản phẩm cuối cùng thu được có thể được đưa vào chính
sách Đấu thầu Công cộng Xanh ("mua sắm xanh": đại diện cho việc mua hàng hoá và dịch vụ
của Ban Quản lý Nhà nước).

Một khía cạnh quan trọng của việc hình thành vật liệu mới là nó cho phép chuyển giao
công nghiệp ở cấp quốc gia hay quốc tế bắt đầu từ các loại chất thải khác nhau. Cuộc thí nghiệm
đã được thực hiện bằng cách sử dụng kính tách chất thải (PGW) và cuối cùng của bóng đèn
huỳnh quang (FLG).

Hình 3: Tấm gốm thu được bằng cách sử dụng chất thải thủy tinh (<60% trọng lượng).
3.2.2

Sử dụng kính thải trong sản xuất gạch (<20% trọng lượng)

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng chất thải thủy tinh trong gạch sản xuất ảnh
hưởng tích cực đến tính chất vật liệu. Mục đích của nghiên cứu này là khảo sát các cơ hội trong
tương lai trong lĩnh vực gốm, đặc biệt là tìm kiếm để cải thiện tính chất của vật liệu và giảm sử
dụng nguyên liệu nguyên chất bằng cách thay thế bằng ba loại kính có tỷ lệ khác nhau (0-20%):
Các kết quả chỉ ra rằng sự gia tăng của bột thủy tinh vào gạch ảnh hưởng đến tính chất
của các sản phẩm này. Khác với đất sét, có tính chất dẻo và co lại sau khi bốc hơi nước, bột thủy
tinh trong hỗn hợp gốm sẽ làm giảm độ co ngót của bước sấy, tránh trường hợp nứt (hình 10a).


Đây là một kết quả quan trọng bởi vì việc giảm kích thước gạch cao, sẽ dẫn đến nhu cầu sử dụng
một lượng lớn vật liệu ban đầu với gánh nặng kinh tế giảm. Theo kết quả của một nghiên cứu
khác sử dụng kính soda vôi có kích thước hạt 0,1-0,6 mm và thêm đến 45% trọng lượng cơ thể,
sự co ngót tuyến tính giảm. Thay vào đó, trong bước nung, ảnh hưởng của thủy tinh khi co ngót
liên quan chặt chẽ đến thành phần hóa học của nó. Trong thực tế, trong hình. 10 b có thể quan sát
các kết quả khác nhau so với hỗn hợp CRT thủy tinh với phễu CRT và thủy tinh PW. Đối với hai
kính cuối cùng này, các giá trị co ngót tương đương với tiêu chuẩn. Những kết quả này chỉ ra
rằng việc sử dụng một kính nóng chảy thấp cho phép giảm nhiệt độ nung để duy trì độ co ngót
gần không.
Các phép thử độ bền uốn cho thấy gạch có chứa thủy tinh có các giá trị khác nhau nhưng
có thể so sánh với mẫu tiêu chuẩn (12 MPa) và cao hơn mức tối thiểu được đề nghị cho gạch đất

sét nung chịu lực tải (10 MPa). Thú vị để làm nổi bật rằng gạch có chứa 10 và 15% trọng lượng
CRT ống kính cho thấy các tính chất cơ học tốt nhất.
Cuối cùng, tất cả các mẫu đều có đặc tính thẩm mỹ tốt: không có các khuyết tật bề mặt rõ
ràng và cùng một màu gạch không có kính.
Kinh nghiệm này chứng minh rằng việc sử dụng CRT và gạch thủy tinh PW tạo ra sự
hấp thụ nước thấp hơn, làm giảm độ co ngót và độ bền cơ học tương tự so với gạch không bằng
kính. Tuy nhiên, từ dữ liệu phân tích, có thể khẳng định 10-15% trọng lượng của phế thải là
lượng lớn nhất có thể chấp nhận được vì không làm thay đổi mật độ và đặc tính cơ học của gạch
(Hình 11)


i) a mix of cathode ray tube funnel and panel glass (CRT mix);
ii) CRT funnel (rich in PbO);
iii) packaging glass (PW))
Hình 10 : Độ co ngót tuyến tính (%) sau khi sấy (a) và sau khi đốt (b) đối với các loại
kính khác nhau có chứa trong gạch so với sản phẩm thương mại (STD).



Hình 11: Gạch nguyên mẫu được sản xuất bằng chất thải kính (15% trọng lượng).

Chương 4: Kết Luận – Kiến nghị
Các nghiên cứu quan trọng đã được tiến hành về việc phát triển các vật liệu xây dựng
mới sử dụng các loại chất thải rắn khác nhau. Khả năng đạt được là không có chất thải trong
tương lai gần có thể là một thực tế.
Các tài liệu nghiên cứu đã xác định được khả năng tái chế chất thải vô cơ như nhựa, kim
loại, thủy tinh thành phần của vật liệu xây dựng. Việc sử dụng các chất thải này ở mức độ thay
thế hoặc tỷ lệ thích hợp, tùy theo từng trường hợp, sẽ cải thiện tính chất nội tại của các vật liệu
xây dựng có liên quan. Việc ứng dụng các vật liệu xây dựng này trong xây dựng thực tế còn hạn
chế. Cần có nhiều nghiên cứu hơn để nghiên cứu hành vi hoặc thực hiện vật liệu xây dựng chất

thải rắn trong ứng dụng thực tế vì các tính chất như độ bền có liên quan đến hiệu năng lâu dài có
thể được nghiên cứu tốt nhất thông qua phương tiện này. Ngoài ra, cần phải thiết lập một phương


pháp tiết kiệm năng lượng để chế biến chất thải để làm cho chúng phù hợp để sử dụng trong xây
dựng tiêu chuẩn bê tông chuẩn cũng được yêu cầu.
Để khuyến khích ứng dụng thực tế các vật liệu xây dựng có chứa chất thải tái chế, cần
phải nghiên cứu để tập trung vào việc thúc đẩy sự chấp nhận của các loại vật liệu xây dựng này
đối với các tiêu chuẩn xây dựng công cộng và quốc tế. Điều này có thể được thực hiện bằng cách
kết hợp các thí nghiệm, phân tích thống kê và mô hình hóa vật liệu xây dựng đó để xác nhận kết
quả thử nghiệm trong điều kiện thực tế, cho phép sự hiểu biết về mức độ tin cậy của các kết quả.
Các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm sẽ được tiến hành để phát triển quá trình cân bằng
pha trộn phù hợp với thiết kế hỗn hợp tiêu chuẩn, để hỗ trợ chấp nhận vật liệu này để xây dựng
cơ thể điều chỉnh và công chúng, công nghệ sẵn có để sản xuất và để xác định chất lượng của bê
tông sẽ được sử dụng càng nhiều càng tốt. Các thiết bị tiết kiệm năng lượng để chế biến vật liệu
cả ở giai đoạn chuẩn bị và thử nghiệm sẽ được thiết kế và chế tạo. Mô hình toán học số sẽ được
sử dụng để xác nhận kết quả thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, để hiểu được khả năng ứng
dụng thực tế.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Oriyomi M. Okeyinka, David A. Oloke, Jamal M. Khatib.A Review on Recycled Use of
Solid Wastes in Building Materials. World Academy of Science, Engineering and
Technology
International Journal of Civil, Environmental, Structural, Construction and Architectural
Engineering Vol:9, No:12, 2015
2. K.S. Rebeiz.Precast use of polymer concrete using unsaturated polyester resin based on
recycled PET waste. Construction and Building Materials Volume 10, Issue 3, April
1996, Pages 215-220
3. Pai-Haung Shih, Zong-Zheng Wu, Hung-Lung Chiang.Characteristics of bricks made
from waste steel slag. Waste Management 24 (2004) 1043–1047

4. Yixin Shaoa,*, Thibaut Leforta, Shylesh Morasa, Damian Rodriguezb .Studies on
concrete containing ground waste glass. Cement and Concrete Research 30 (2000) 91–
100

5. What a Waste : A Global Review of Solid Waste Management - 2012 (the World Bank’s
Urban Development and Local Government Unit of the Sustainable Development
Network)